No delineamento experimental deste capítulo (Tabela 3.1) foram incluídos: o estudo da compatibilidade da fibra do coco in natura (sem tratamento), tratada (água fria, água quente e NaOH) e com adição de CaCl2 com o cimento e o estudo da composição química das
fibras de coco in natura e tratadas (água fria, água quente e NaOH). No ensaio de inibição, mediu-se a evolução da temperatura de hidratação do cimento na ausência e na presença da fibra para determinar o índice de inibição da pega do cimento pelo coco verde (Cocos nucifera L.) e o estudo da composição química compreendeu nos ensaios de teor de extrativos e teor de lignina, além do cálculo da holocelulose.
Tabela 3.1: Delineamento experimental
Ensaios Amostra Repetições
Ensaio de Inibição Cimento 4 Sem tratamento 4 Água Fria 4 Água quente 4 NaOH 4 CaCl2 4 Composição química Teor de extrativos 3 Teor de Lignina 3 Holocelulose -
27 3.1. Teste de inibição
O método utilizado para avaliar a compatibilidade entre a fibra de coco e o cimento foi baseado em estudos prévios feitos por Weatherwax e Tarkow (1964) e Hofstrand et al. (1984). Os ensaios foram feitos, em quatro repetições cada um, em uma sala de climatização com temperatura (20±3)oC e umidade relativa (60±5)% controladas.
Para o teste de inibição, as fibras tratadas e picadas (Material e Métodos geral) foram classificadas por um sistema de peneiras metálicas. O material selecionado para o ensaio foi aquele que passou pela peneira de 40 mesh e ficou retido na de 60 mesh (-40+60). Em sacos plásticos foram colocados 200 g de cimento Portland CP-II-Z-32 (marca Votorantim), 15 g de fibra de coco seca e 90,5 g de água destilada. Em seguida, o cabo termopar tipo “K” (instrumento de medição de temperatura) foi introduzido na mistura. Cada saco plástico com uma mistura foi colocado em um recipiente térmico (Figura 3.1a). O cabo termopar foi conectado a um receptor de sinais (datalogger), e os dados foram lidos e convertidos em valores de temperatura por um programa de computador (Lynx) (Figura 3.1b). As leituras das temperaturas foram feitas em intervalos de dez segundos por um período de 22 horas.
Figura 3.1: Ensaio de inibição do coco com o cimento Portland
O índice de inibição (I) foi calculado conforme a equação 1 (HOFSTRAND; MOSLEMI; GARCIA, 1984):
(
) (
) (
)
100 (%)= − × − × − × Scim Sm Scim Hcim Hcim Hm Tcim Tm Tcim I (Equação 1)28
Onde: Tcim= Temperatura máxima da mistura cimento/água (oC); Tm = Temperatura máxima
da mistura fibra de coco/cimento/água (oC); Hcim = Tempo para atingir a temperatura máxima
de hidratação do cimento na mistura cimento/água (h); Hm = Tempo para atingir a temperatura
máxima da mistura de hidratação do cimento na mistura fibra de coco/cimento/água (h); Scim=
Máximo incremento de temperatura da curva na mistura cimento/água (oC/h); Sm = Máximo
incremento de temperatura da curva na mistura fibra de coco/cimento/água (oC/h).
A compatibilidade entre a fibra do coco verde e o cimento foi classificada de acordo com a Tabela 3.2.
Tabela 3.2: Classificação do material lignocelulósico de acordo com o índice de inibição Índice de inibição (%) Classificação
I 10 Baixa inibição
10 < I 50 Média inibição 50 < I 100 Alta inibição
I > 100 Inibição extrema
Fonte: Okino et al. (2004).
3.2. Caracterização química das partículas tratadas e não tratadas 3.2.1. Determinação dos extrativos
Os extrativos são compostos solúveis em solventes orgânicos. A extração em etanol:tolueno (1:2 v/v) permite remover carboidratos de baixo peso molecular, como, por exemplo, sais, ácidos graxos, hidrocarbonetos não voláteis, etc. (TAPPI, 1997). A determinação do teor de extrativos foi feita de acordo com a norma TAPPI T 204 (TAPPI, 1997). Para essa determinação, as fibras do coco in natura e tratadas (água fria, água quente e NaOH) foram moídas e classificadas por um sistema de peneiras vibratórias. O material selecionado foi aquele classificado nas peneiras -40/+60 mesh.
Pesou-se 1 g de amostra – em duplicata – da fibra do coco in natura e tratada (água fria, água quente e NaOH) em um um tubo de celulose. Cada tubo de celulose foi colocado em um extrator de Soxhlet, a extração foi feita, primeiramente, com etanol:tolueno (1:2) por um período de 8 horas após o primeiro refluxo. Na sequência, realizou-se a extração por etanol por um período de 6 horas após o primeiro refluxo, deixando as amostras secarem a
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cada extração. Posteriormente, colocou-se o balão na estufa a 115oC por uma hora para eliminar o excesso de solvente e pesada. Com isso calculou-se a percentagem de extrativos totais (ET, %) conforme a equação 2:
% = (Equação 2)
Onde: Pa - peso seco do extrativo; Ps – peso seco da amostra (g)
3.2.2. Determinação dos teores de lignina solúvel e insolúvel
Os teores de lignina solúvel e insolúvel em ácido foram determinados de acordo com as normas de procedimento de análise em laboratórios LAP 003 (TEMPLETON; EHRMAN, 1996) e LAP 004 (EHRMAN, 1996). As amostras livres de extrativos foram submetidas à análise somativa para determinação da lignina.
Lignina insolúvel: Colocou-se 0,3 g da amostra em tubo de ensaio, que foi submetido à hidrólise com ácido sulfúrico a (30,0 ± 1)oC, posteriormente as amostras ficaram por duas horas em banho maria (30oC) sob agitação a cada 15 min. Em seguida, a amostra foi autoclavada - por uma hora a 121oC- e filtrada. Posteriormente o sólido retido foi levado à estufa a 105oC por 4 horas. Com isso se considerou lignina insolúvel o sólido retido. O conteúdo lignina insolúvel (Li, %) foi determinado pela equação 3:
% = × (Equação 3)
Onde: m1 - massa de resíduo, base seca (g); e m2 - massa da amostra, base seca(g).
Lignina solúvel: o líquido remanescente da filtração da lignina insolúvel continha lignina solúvel. O filtrado foi analisado em um espectrofotômetro Femto 700 plus, cuja absorbância foi medida a 205 nm, tendo o ácido sulfúrico a 4% como branco. A concentração de lignina solúvel (Ls, %) foi calculada conforme a equação 4.
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L % = ! "#$%& ' x 100 (Equação 4)
Onde: Lsol - lignina solúvel (g/L); V – volume do filtrado (87 mL); W – massa inicial (g); Tfinal – teor de sólidos da amostra (%).
A lignina solúvel (Lsol, g/L) foi determinada conforme a equação 5:
L +, g/L = 0 1/ x df (Equação 5)
Onde: A – absorbância a 205 nm; df – fator de diluição; b – percurso ótico da cubeta (10mm); a – absortividade igual a 110 L/g-cm.
O teor de lignina total (Lt,%) consistiu na soma das frações de lignina solúvel (Ls, %) e
lignina insolúvel (Li, %).
3.2.3. Determinação do teor de cinzas
O teor de cinzas foi determinado de acordo com a norma ASTM D 1102 – 84 (2007). Colocou-se em cadinhos esterilizados 2 g de uma amostra da fibra de coco verde in natura e tratada (água fria, água quente e NaOH). Determinou-se o peso do cadinho mais amostra, e colocou-se em estufa a 100-105°C, para determinar o teor de umidade.
A amostra seca foi colocada, sem tampa, na mufla. Aqueceu-se até atingir temperatura final de 580°C a 600°C. Em períodos de 30 minutos foram pesados os cadinhos mais as amostras até que o peso, após o resfriamento, fosse constante com variação menor que 0,2 mg.
O teor de cinzas (TC, %) foi calculado conforme equação 6:
TC % =667× 100 (Equação 6)
31 3.2.4. Determinação da Holocelulose
A percentagem de holocelulose (Hol, %) foi calculada conforme a equação 7 (ANDRADE et al., 2010):
Hol % = 100 − ET + L> (Equação 7)
3.3. Análise estatística
A compatibilidade da fibra do coco com o cimento e a análise da composição química do coco verde (teor de lignina, extrativos e teor de cinzas) foram analisadas por meio da análise de variância (ANOVA). Quando houve rejeição da hipótese de nulidade foi aplicado o teste de média LSD (Least Significant Difference) ao nível de significância de 5%.